結構化協作定位理論和算法研究

《結構化協作定位理論和算法研究》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由王小平擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：結構化協作定位理論和算法研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：王小平
• 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學

中文摘要

近幾年，無線感測器網路得到了迅猛發展，同時也提出了很多全新的科學問題。作為感測器網路的關鍵技術之一，定位技術同傳統技術相比也面臨著全新挑戰：從強基礎設施支持到有限的硬體支持，從單個設備的自身定位轉向多個設備的協作定位。本項目針對無線感測器網路的特點，從理論和算法角度研究無線感測器網路定位技術的三個基礎性科學問題。第一，提出以網路為中心的定位概念，探索新型協作定位算法，促進定位算法的發展逼近理論極限。第二，提出並研究結構化協作定位技術，解決協作定位的求解問題，避免求解的複雜度隨定位目標數量增長而呈指數增長的問題。第三，建立統一框架分析定位理論和定位算法，得到可量化比較的算法評價體系，使算法評價不再單純依賴於仿真試驗，從而在理論上對結構化協作定位技術進行全面深入的分析。這三個科學問題的解決，對揭示定位問題本質有重要意義，能夠有效推進定位技術的研究向前發展。

結題摘要

本項目對無線感測器網路中的定位問題進行研究，項目利用無線感測器網路中的拓撲相關性通過節點之間的協作來最大化算法的定位能力。項目已經完成了原定計畫，主要取得以下成果：(1)提出了構件誤差容忍限概念，首次把構件定位算法推廣到有測距誤差的套用環境中，使得該算法能夠減少測距誤差帶來的定位錯誤問題，從而把構件定位這種高定位能力算法向實用方面做出實質性推進；(2)提出了一種稠密的聯通平面圖的構建算法，通過構建最大無衝突邊集合，可以得到一個聯通的稠密平面圖，相比於已有算法，該算法生成結果實用性更高；(3)提出一種樂觀的協作定位算法，利用網路中的可信信息，對那些被定位節點進行推斷，利用全網範圍內協同一致性檢驗來獲得更高的定位能力，同時能夠保證定位結果的魯棒性；(4)提出了一種利用局部連通性信息確定網路拓撲異常算法。通過網路平面化來識別那些違反平面化特性的節點，利用二部圖特性得到拓撲異常的具體位置信息；(5) 面向定位結果穩定性的新型三邊測量法疊代初值選擇策略。採用測距圓公共玄線的廣義交點來作為疊代初值，並通過數學分析證明了公共玄線交點恆處於三邊測量法求解空間中靠近全局極小值的位置上，從而使得疊代結果自適應的收斂於全局極小，從而保證疊代結果的穩定性。本課題共發表論文19篇，包括頂級《IEEE Transactions》2篇，其中SCI檢索論文總計11篇，EI檢索論文總計7篇，獲得發明專利授權1項，獲得軍隊科技進步一等獎1項，培養博士研究生2名。